[发明专利]一种仿藤蔓纳米复合水凝胶纤维致动器及制备方法和应用

权利要求书

1. 一种仿藤蔓纳米复合水凝胶纤维致动器，其特征在于，是由N-异丙基丙烯酰胺、N ,N '-亚甲基双丙烯酰胺、聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯和浓度＜4wt%的纤维素纳米晶悬浮液通过光引发自由基聚合形成的复合水凝胶纤维；所述的复合水凝胶纤维具有沿径向的环月状不对称网络结构和温敏性；其中，纤维素纳米晶在重力作用下沉降，形成浓度梯度分布于凝胶中，用以调节凝胶网络密度。

2. 如权利要求1所述的仿藤蔓纳米复合水凝胶纤维致动器，其特征在于，所述纤维素纳米晶悬浮液的浓度为1-3 wt%，所述N-异丙基丙烯酰胺、N ,N '-亚甲基双丙烯酰胺和聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯与悬浮液的质量比值分别为：9~10%、0.13~0.14%、1.3~1.4%。

3.权利要求1所述的仿藤蔓纳米复合水凝胶纤维致动器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：首先将纤维素纳米晶分散在水中，配制成浓度＜4wt%的均匀悬浮液；

步骤2：取步骤1所得的悬浮液，加入一定比例的N-异丙基丙烯酰胺、N ,N '-亚甲基双丙烯酰胺、聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯以及光引发剂混合均匀，配制成水凝胶纤维前驱体液；

步骤3：将步骤2所得的水凝胶纤维前驱体液灌入纤维模具中，避光条件下静置，使其中的纤维素纳米晶在重力作用下沉降，形成浓度梯度；

步骤4：静置结束后，将纤维模具中的水凝胶纤维前驱体液通过光引发聚合使水凝胶纤维成型，即得仿藤蔓纳米复合水凝胶纤维致动器。

4. 如权利要求3所述的仿藤蔓纳米复合水凝胶纤维致动器的制备方法，其特征在于，所述步骤1中的纤维素纳米晶的直径为20-30nm，长度为200-300nm；所述悬浮液中纤维素纳米晶的浓度为1-3 wt%。

5. 如权利要求3所述的仿藤蔓纳米复合水凝胶纤维致动器的制备方法，其特征在于，所述步骤2中的N-异丙基丙烯酰胺、N ,N '-亚甲基双丙烯酰胺、聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯和光引发剂与悬浮液的质量比值分别为：9~10%、0.13~0.14%、1.3~1.4%、0.18~0.22%；所述的光引发剂为α，α-二乙氧基苯乙酮。

6.如权利要求3所述的仿藤蔓纳米复合水凝胶纤维致动器的制备方法，其特征在于，所述步骤3中静置的时间≥8h。

7.如权利要求3所述的仿藤蔓纳米复合水凝胶纤维致动器的制备方法，其特征在于，所述步骤4中的光引发聚合的条件为：在365nm紫外灯光照下引发聚合，所述光照的密度为0.32 mW cm^-2，光照的时间为20~60min。

8.权利要求1或2所述的仿藤蔓纳米复合水凝胶纤维致动器，或权利要求3~7中任意一项所述的制备方法制备的仿藤蔓纳米复合水凝胶纤维致动器在人工智能材料和生物医用材料中的应用。